(57)【要約】【課題】圧電素子を用いて、精度のよい曲面をもつ収差補正素子を提供する。【解決手段】ビーム４０は反射膜３３によって反射される。光学系はこの初期状態において収差がなくなるように調整されている。次にこの状態から、光学ディスクの別の面で記録再生する場合は、光学ディスク保護層の厚みの差によって球面収差が発生するので、下部電極膜３４ａおよび上部電極膜３４ｂに電圧を与えることにより圧電膜３１に電界を与えると、圧電歪により曲率が減少するように変形し、球面収差が補正される。下部電極膜３４ａ、圧電膜３１、上部電極膜３４ｂ、反射膜３３はすべて膜厚が均一な膜で形成されるが、膜厚調整層３２は中央部で薄く、周辺部で厚い膜厚になっている。反射面は膜厚調整層３２の厚み分布に従って変形しているだけではなく、膜厚調整層３２の厚み分布に対応する応力分布と、作製時に発生した各膜の内部応力とのバランスによって変形している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、キャビティ部と、前記キャビティ部に対向して設けられた弾性体の膜厚を不均一とした膜厚調整層と、前記キャビティ部に対向して設けられた圧電膜と、前記圧電膜をはさむ一対の電極膜と、光学反射膜を備えたことを特徴とする収差補正素子。
【請求項２】
前記膜厚調整層の膜厚が０．０１μｍから１０μｍまで離散階調的に変化することを特徴とする請求項１記載の収差補正素子。
【請求項３】
前記膜厚調整層の膜厚分布が軸対称であることを特徴とする請求項１記載の収差補正素子。
【請求項４】
前記膜厚調整層の膜厚分布が、中央部で厚く、周辺部で薄い凸形状であることを特徴とする請求項１記載の収差補正素子。
【請求項５】
前記膜厚調整層の膜厚分布が、中央部で薄く、周辺部で厚い凹形状であることを特徴とする請求項１記載の収差補正素子。
【請求項６】
前記膜厚調整層がグレースケールレジストを用いた半導体プロセスによって形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の収差補正素子。
【請求項７】
前記グレースケールレジストがレーザー、または電子ビームを用いた描画露光装置により直接、または間接的に形成されることを特徴とする請求項６記載の収差補正素子。
【請求項８】
前記グレースケールレジストがグレースケールマスクを用いて形成されることを特徴とする請求項６記載の収差補正素子。
【請求項９】
前記膜厚調整層がZernike展開における基底関数の相似形状であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の収差補正素子。
【請求項１０】
前記膜厚調整層が反射膜以外の膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の収差補正素子。
【請求項１１】
前記膜厚調整層をキャビティ側に有し、前記膜厚調整層が等方性の製膜法を用いてキャビティの陰影効果により形成されることを特徴とする請求項１記載の収差補正素子。
【請求項１２】
前記膜厚調整層をキャビティ側に有し、前記膜厚調整層が等方性のエッチング法をもちいてキャビティの陰影効果により形成されることを特徴とする請求項１記載の収差補正素子。
【請求項１３】
前記膜厚調整層がピコ秒レーザー、もしくはフェムト秒レーザーによって加工形成されることを特徴とする請求項１記載の収差補正素子。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の収差補正素子を搭載したことを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれかに記載の収差補正素子を搭載したことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ディスク装置の光学ピックアップ等において用いられる収差補正素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学ディスク装置を用いた情報記録媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）やデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）などがある。さらに、今日ではマルチメディア技術の急速な発展に合わせて、従来よりも波長の短い青色レーザーを用いたブルーレイ光学ディスク（ＢＤ）が開発され、読み取り、もしくは記録情報の大容量化を達成している。
【０００３】
近年の光学ディスク装置は一台でこれら複数の光学ディスクのいずれにも対応できる構成になっている。このことは一方で光学ディスク装置の高密度実装を要求する。すなわち、従来と同じ光学ディスク装置の中に複数の光学ディスクに対応する光学系を配置する必要がある。さらに、それとは別に、パーソナルコンピュータ、特にノート型パーソナルコンピュータ用の光学ディスク装置に対しては、小型、薄型の必要性が年々高くなっており、部品の小型化や高密度実装、光学系の縮小化が大きな課題となっている。
【０００４】
ところで、ＢＤは二層のディスク面からなり、第一層と第二層のデータを記録再生する際に生じる球面収差を補正することが必要となる。従って、パーソナルコンピュータに用いられるＢＤ光学ディスク装置の課題は小型の部品で球面収差補正を行うことであるといえる。この課題を解決することを目的として、従来、圧電素子の弾性変形を利用した薄膜ミラーを用いた球面収差補正素子が、例えば以下の特許文献に提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１０５３０６号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３４３８号公報
【特許文献３】特開平８−２１９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＢＤ光学ディスク装置の規格においては、波長の短い青色レーザーが用いられていることと、開口数（ＮＡ）が０．８５と従来に比べて大きいことから、光学収差に対する要求が厳しいのに対して、上記の特許文献にはＢＤ光学ディスクに要求されるような厳しい精度の可変形ミラーをいかにしてつくることができるかについては開示されていない。
【０００６】
一般に、安価で大量生産に向いた半導体プロセスを用いた方法を用いる場合、製膜には蒸着、スパッタリングなどが用いられるが、熱応力などにより、製膜された膜は一般に内部応力をもつ。そのため、半導体プロセスによって作られる収差素子は応力による反りが必ず存在する。したがって、収差補正素子のミラー形状をいかに光学設計によって設計しても、そのような形状を精度よく半導体プロセスによって作るのは非常に困難であった。
【０００７】
従って本発明が解決しようとする課題は、圧電素子を用いて、精度のよい曲面をもつ収差補正素子を提供することであり、より具体的には、半導体プロセスを用いて光学設計通りの精度よい曲面をもつ収差補正素子を作製することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、基板と、キャビティ部と、前記キャビティ部に対向して設けられた弾性体の膜厚を不均一とした膜厚調整層と、前記キ
ャビティ部に対向して設けられた圧電膜と、前記圧電膜をはさむ一対の電極膜と、光学反射膜を備えたことを特徴とする収差補正素子である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、光学設計通りの精度のよい曲面をもったミラーを作製することができるので、光学収差、特に球面収差を高い精度で低減させることができ、光ピックアップとして用いた場合には、記録再生特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願の第１の発明は、基板と、キャビティ部と、前記キャビティ部に対向して設けられた弾性体の膜厚を不均一とした膜厚調整層と、前記キャビティ部に対向して設けられた圧電膜と、前記圧電膜をはさむ一対の電極膜と、光学反射膜を備えたことを特徴とする収差補正素子である。これにより、精度のよい設計通りの曲面をもつ光学反射膜を作製することができる。
【００１１】
本願の第２の発明は、膜厚調整層の膜厚が０．０１μｍから１０μｍまで離散階調的に変化することを特徴とする。これにより、任意の形状のミラー曲面を精度よく作製することが可能である。
【００１２】
本願の第３の発明は、膜厚調整層の膜厚分布が軸対称であることを特徴とする。これにより、効果的に球面収差を補正することができる。
【００１３】
本願の第４の発明は、膜厚調整層の膜厚分布が、中央部で厚く、周辺部で薄い凸形状であることを特徴とする。これにより、球面収差を精度よく補正することが可能である。
【００１４】
本願の第５の発明は、膜厚調整層の膜厚分布が、中央部で薄く、周辺部で厚い凹形状であることを特徴とする。これにより、球面収差を精度よく補正することが可能である。
【００１５】
本願の第６の発明は、膜厚調整層がグレースケールレジストを用いた半導体プロセスによって形成されることを特徴とする。これにより、膜厚調整層を安価で精度よく作製することができる。
【００１６】
本願の第７の発明は、グレースケールレジストがレーザー、または電子ビームを用いた描画露光装置により直接、または間接的に形成されることを特徴とする。これにより、膜厚調整層を精度よく作製することができる。
【００１７】
本願の第８の発明は、グレースケールレジストがグレースケールマスクを用いて形成されることを特徴とする。これにより、大量生産により膜厚調整層を安価で精度よく作製することができる。
【００１８】
本願の第９の発明は、膜厚調整層がZernike展開における基底関数の相似形状であることを特徴とする。これにより、すべての光学収差を補正することができる収差補正素子を提供することができる。
【００１９】
本願の第１０の発明は、膜厚調整層が反射膜以外の膜であることを特徴とする。これにより、誘電体積層膜によって形成される反射膜の光学特性を劣化させることなく、精度のよい曲面形状のミラーを得ることができる。
【００２０】
本願の第１１の発明は、膜厚調整層をキャビティ側に有し、前記膜厚調整層が等方性の製膜法を用いてキャビティの陰影効果により形成されることを特徴とする。これにより、
特別な設備を用いることなく簡単に膜厚調整層を作製することが可能である。
【００２１】
本願の第１２の発明は、膜厚調整層をキャビティ側に有し、前記膜厚調整層が等方性のエッチング法を用いてキャビティの陰影効果により形成されることを特徴とする。これにより、特別な設備を用いることなく簡単に膜厚調整層を作製することが可能である。
【００２２】
本願の第１３の発明は、膜厚調整層がピコ秒レーザー、もしくはフェムト秒レーザーによって加工形成されることを特徴とする。これにより、精度よい任意の曲面形状をもった膜厚調整層を作製することができる。
【００２３】
本願の第１４の発明は、第１から第１３のいずれかの発明の収差補正素子を搭載した電子機器である。これにより、光学ピックアップに限らず、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話などの収差補正を必要とするあらゆる電子機器において、安価で小型の収差補正素子を用いた電子機器を提供することができる。
【００２４】
本願の第１５の発明は、第１から第１３のいずれかの発明の収差補正素子を搭載した光学装置である。これにより、天体望遠鏡や顕微鏡、カメラなどの収差補正を必要とするあらゆる光学装置において、安価で小型の収差補正素子を用いた光学装置を提供することができる。
【００２５】
（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態について説明する。まず、光学ディスク装置における光学ピックアップの基本的な構成例を図１０に示す。まずＰ偏光で光源１８から発せられたビームは偏光ビームスプリッター１５を透過し、１／４波長板１４を透過して収差補正素子１で反射し、再び１／４波長板１４を透過しＳ偏光となり、偏光ビームスプリッター１５によって反射され、１／４波長板１３を透過して、立ち上げミラー１７で反射し、対物レンズ１２で集光されて光学ディスク１１でスポットを形成する。
【００２６】
光学ディスク１１で反射したビームは再び対物レンズ１２を透過し、立ち上げミラー１７で反射して、１／４波長板１３を透過してＰ偏光となり、偏光ビームスプリッター１５を透過して、受光素子１６に達する。受光素子１６に入射した光は電気信号に変換される。
【００２７】
収差補正素子１における収差補正素子は、ドライバＩＣ２０から制御電圧を供給されることによりミラー面の曲率を変え、収差補正の動作を行う。ドライバＩＣ２０で得られた電気信号は演算装置２１によって演算され、球面収差量を算出し、収差補正素子１に与える制御電圧の値がフィードバックされる。
【００２８】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）はそれぞれ、図１０における対物レンズ１２、光学ディスク１１、および収差補正素子１の拡大図を示す。光学ディスク１１は二層構成で、光学ディスク基板５０上に第一面５１、および第二面５２の二面に情報を持つことができる。ビーム４０は対物レンズ１２で集光され、光学ディスク表面５３で屈折して、第一面５１と第二面５２のいずれかの面に焦点を結ぶ構成となっている。
【００２９】
図１１（ａ）は第二面５２で記録再生する場合を示しており、この場合はドライバＩＣ２０が持つ電源５４はオフの状態で、圧電膜３１は製造時の初期状態となっている。ここでは、収差補正素子１は簡単のため、圧電膜３１のみを示す。図１１（ｂ）は第一面５１で記録再生する場合を示しており、この場合はドライバＩＣ２０が持つ電源５４はオンの状態で、圧電膜３１には圧電歪が発生して初期状態から変形している。この形態においては、圧電膜３１は初期において相対的に大きな曲率をもち、電界を与えた場合に相対的に
小さな曲率に変形する。
【００３０】
次に、本発明に係る収差補正素子について図１（ａ）、図１（ｂ）および図１（ｃ）を用いて説明する。
【００３１】
図１（ａ）、図１（ｂ）および図１（ｃ）はそれぞれ、図１０中の収差補正素子１を基板を下にして示した図である。図１（ａ）は本発明における収差補正素子の基板に対して上からの斜視図、図１（ｂ）は基板側からの斜視図である。図１（ｃ）は図１（ａ）中、断面ＡＢにおける断面図を示す。収差補正素子１は下から順に、基板３５、下部電極膜３４ａ、圧電膜３１、上部電極膜３４ｂ、膜厚調整層３２、反射膜３３から構成される。３７、３８は電極パッドである。
【００３２】
基板３５の一部は円形のキャビティ３９を有する。キャビティ３９の内部は基板を除く下部電極膜３４ａ、圧電膜３１、上部電極膜３４ｂ、膜厚調整層３２、反射膜３３だけから構成され、キャビティ以外の部分と比較して相対的に膜厚が非常に薄い薄膜となる。そのため、熱や圧電歪などによる応力により変形しやすい構造となっている。特に、製膜時に発生する内部応力によってキャビティ３９内部の膜は図１（ｃ）に示すように、初期状態として、ある形状に変形している。
【００３３】
ビーム４０は反射膜３３によって反射される。一つの形態においては、光学系はこの初期状態において収差がなくなるように調整されている。次にこの状態から、光学ディスクの別の面で記録再生する場合は、光学ディスク保護層の厚みの差によって球面収差が発生するので、下部電極膜３４ａおよび上部電極膜３４ｂに電圧を与えることにより圧電膜３１に電界を与えると、圧電歪により曲率が減少するように変形し、球面収差が補正される。下部電極３４ａ、圧電膜３１、上部電極３４ｂ、反射膜３３はすべて膜厚が均一な膜で形成されるが、膜厚調整層３２は中央部で薄く、周辺部で厚い膜厚になっている。反射面は膜厚調整層３２の厚み分布に従って変形しているだけではなく、膜厚調整層の厚み分布に対応する応力分布と、作製時に発生した各膜の内部応力とのバランスによって変形していることが従来の技術と異なる重要な差異である。
【００３４】
膜厚調整層と収差補正素子の初期形状について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図２は図１（ｃ）を内部応力に関して簡略化した図である。図２に示すように、膜構成が下から、引張り膜４１および圧縮膜の膜厚調整層３２の二種類の内部応力を持つ膜で構成されているとする。すなわち、引張り膜４１は収縮応力を、膜厚調整層は伸張応力を持つ。この場合、薄膜の円周付近では上側の膜が伸張し、下側の膜が収縮する結果、上に凸の曲げモーメントが働く。円周付近では薄膜は基板に固定されているので曲げモーメントの反力４２が発生するが、円周から少し離れた曲げモーメントの他端ではその偶力４３を受けて膜全体を下方向に押し下げる作用が働き、結果的に膜全体は下に凸な形状となる。
【００３５】
一方、中央部では、内部応力によって発生する曲げモーメントが上に凸であるが、膜全体が下に凸に変形するので、内部応力は膜全体の変形に対する抵抗力になっている。つまり、中央部では製作時に発生する内部応力が膜の変形を抑制している。そこで本発明を用いると、周辺部において中央部よりも膜厚が相対的に厚く、中央部で膜厚が相対的に薄いので、周辺部における圧縮力は相対的に大きくなり、膜の下方向への変形を助長する一方、中央部においては圧縮力が相対的に小さくなり、膜全体の変形に逆らう抵抗力が相対的に小さくなるので、やはり膜の下方向への変形を助長する。
【００３６】
このように、本発明を用いることにより、中央部においても周辺部においても膜の下方向への変形を増長する効果を持つ。この効果は初期形状が平面である場合でも、曲面である場合でも同様に有効である。このように本発明を用いることにより、従来の技術よりも
大きな変形を得ることができる。
【００３７】
本発明の別の実施の形態を図３に示す。図３においては、膜構成が下から、圧縮膜４１、引張り膜の膜厚調整層３２で構成されている。この場合、薄膜の円周付近では上側の膜が収縮し、下側の膜が伸張する結果、下に凸の曲げモーメントが働く。円周付近では薄膜は基板に固定されているので曲げモーメントの反力４２が発生するが、円周から少し離れた曲げモーメントの他端ではその偶力４３を受けて円周付近では膜全体を上方向に押し上げる作用が働き、結果的に膜全体は上に凸な形状となる。一方、中央部では、内部応力によって発生する曲げモーメントが下に凸であるが、膜全体が上に凸に変形するので、内部応力は膜全体の変形に対する抵抗力になっている。つまり、中央部では製作時に発生する内部応力が膜の変形を阻害している。そこで本発明を用いると、周辺部において中央部よりも膜厚が相対的に厚く、中央部で膜厚が相対的に薄いので、周辺部における収縮力は相対的に大きくなり、膜の上方向への変形を助長する一方、中央部においては収縮力が相対的に小さくなり、膜全体の変形に逆らう抵抗力が相対的に小さくなるので、やはり膜の上方向への変形を助長する。このように、本発明を用いることにより、上記の形態と同様、中央部においても周辺部においても膜の上方向への変形を増長する効果を持つ。この効果は初期形状が平面である場合でも、曲面である場合でも同様に有効である。このように本発明を用いることにより、従来の技術よりも大きな変形を得ることができる。
【００３８】
本発明の別の実施の形態を図４に示す。膜構成は、下から、引張り膜４１および圧縮膜の膜厚調整層３２で構成される。図２の説明と同様の理由により、膜全体は下に凸な形状となる。本発明のこの実施の形態においては、周辺部において中央部よりも膜厚が相対的に薄く、中央部で膜厚が相対的に厚いので、周辺部における圧縮力は相対的に小さくなり、膜の下方向への変形を抑制する一方、中央部においては圧縮力が相対的に大きくなり、膜全体の変形に逆らう抵抗力が相対的に大きくなるので、やはり膜の下方向への変形を抑制する。このように、本発明を用いることにより、中央部においても周辺部においても膜の下方向への変形を抑制する効果を持つ。このように本発明を用いることにより、内部応力による大きすぎる変形を抑制し、所望の形状を得ることができる。
【００３９】
本発明の別の実施の形態を図５に示す。図５においては、膜構成が下から、圧縮膜４１、引張り膜の膜厚調整層３２で構成されている。この場合、図３の説明と同様の理由により、膜全体は上に凸な形状となる。そこで本発明を用いると、周辺部において中央部よりも膜厚が相対的に薄く、中央部で膜厚が相対的に厚いので、周辺部における収縮力は相対的に小さくなり、膜の上方向への変形を抑制する一方、中央部においては収縮力が相対的に大きくなり、膜全体の変形に逆らう抵抗力が相対的に大きくなるので、やはり膜の上方向への変形を抑制する。このように、本発明を用いることにより、上記の形態と同様、中央部においても周辺部においても膜の上方向への変形を抑制し、所望の形状を得ることができる。
【００４０】
以上の説明においては、圧縮膜と引張り膜の二種の内部応力を持つ膜を単純に積層した例であったが、一般に、圧縮膜か引張り膜のどちらか片方から構成される場合や、圧縮膜と引張り膜が混合する場合も同じ考え方を適用することが可能である。
【００４１】
収差補正素子を作製する場合、材料や作製条件は限られており、従来の技術では、平面しか作製できない場合も、このように、本発明によって膜厚調整層を用いることにより、大きく変形した形状を作製することができる。もちろん、従来の技術で変形形状を得ることができる場合にも、本発明を用いれば、さらに大きな変形が可能となる。このことは、収差補正素子の反射面の曲率を大きくできることを意味するので、収差の補正範囲が従来の技術に比べて大きくなるという効果がある。また、本発明を用いることにより、内部応力で大きくなりすぎる傾向がある場合にも、変形を抑制し、所望の形状を得ることができ
る。
【００４２】
さらに、本発明は、初期形状を微調整する効果を有する。薄膜を用いた収差補正素子は本来それ自身を保持するために、周辺部を固定する必要がある。そのため、変形形状は必然的にガウシアン型の形状となる。しかしながら、たとえば球面収差を補正する場合には、収差補正素子の反射面は球面である必要があり、ガウシアン型状の反射膜の一部を球面にしなければならない。その場合にも、本発明を用いれば、膜厚調整層の形状を設計することにより、任意の初期形状を得ることが可能であり、自由に球面形状をつくることができる。さらに、膜厚調整層を設計して、ガウシアン形状のうちの多くの部分を球面にすることにより、素子の取り数を増やし、素子のコストを低減させることが可能である。初期形状を任意に設計することができれば、圧電膜に電界を与えた場合にも、その形状に基づいて変形するので、電圧のオン、オフにかかわらず、設計された形状を得ることができる。また、コマ収差など、球面収差以外の収差を補正する必要がある場合にも、本発明を用いれば、膜厚調整層を補正したい波面形状に合わせて設計することにより、補正が可能である。より一般的にはZernike展開の基底関数の相似形状に設計することにより、任意の収差の補正が可能である。
【００４３】
本発明による膜厚調整層の作製方法について説明する。半導体プロセスを用いる場合、まず従来の技術のように均一膜厚の膜を製膜しておき、レジストを塗布してから、バイナリマスクを複数回使用する多重露光により比較的荒い離散階調の曲面をもったレジストを作製することができる。最後にエッチングによりレジスト形状を転写することができる。より効果的な方法は、露光強度を変化させることができるグレースケール描画装置を用いてレジストをグレースケール露光することである。この方法では階調数を多くとることができるので離散的ではあるが、事実上連続的な曲面が得られる。また、レジストに直接描画する方法の他にも、透過率が離散的または事実上連続的に変化するグレースケールマスクを用いてレジストを露光することも可能である。この場合、縮小光学系を有するステッパーとともにグレースケールマスクを用いると、生産性が向上し、コストを安くすることができる。
【００４４】
グレースケールレジストやグレースケールマスクを用いる方法とは別に、膜厚調整層をキャビティ側に設ける場合、キャビティの陰影効果を利用して膜厚調整層を作製することができる。凸な膜厚調整層を作製する場合、キャビティを形成した後、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤなどを用いてキャビティ側から製膜することにより、キャビティの陰影効果により膜厚の不均一な膜を形成することができる。一方、凹な膜厚調整層を作製する場合も同様に、キャビティ側からＲＩＥ等のエッチングを行うことにより、キャビティの陰影効果により不均一な膜厚でエッチングすることができる。
【００４５】
以下、本発明の一実施の形態について、図６を用いて説明する。図６は本発明による収差補正素子の断面図である。基板３５は２９８μｍ厚のＳｉからなり、その両面の表層には、それぞれ１μｍ厚の熱酸化Ｓｉ３６が形成され、基板３５は熱酸化Ｓｉ３６にはさまれた構造となっている。その基板３５上に図面下から、下部電極膜３４ａのＩｒ−Ｔｉ合金、０．２μｍ、圧電膜３１のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、２μｍ、上部電極膜３４ｂのＴｉ、０．２μｍがスパッタリングにより、ＴｉＯ2およびＴｎＯ2からなる誘電体多層膜による反射膜３３の０．８μｍが蒸着により順に積層される。
【００４６】
基板下部の熱酸化Ｓｉ３６、基板３５、基板上部の熱酸化Ｓｉ３６の順にＲＩＥにより一部除去して内径１．５ｍｍの円形キャビティ３９を形成した後、基板裏側からスパッタリングによって膜厚調整層３２のＳｉＯ2を製膜した。膜厚調整層３２はキャビティ３９の陰影効果により、中央部が０．２μｍ、周辺部が０．８μｍの略球面の凸形状となった。キャビティ３９の内部は、膜厚調整層３２、下部電極膜３４ａ、圧電膜３１、上部電極
膜３４ｂ、反射膜３３だけの総厚が中央部で３．４μｍ、周辺部で４μｍの薄膜から構成されている。膜厚調整層３２の製膜前においては、キャビティ内部はほぼ平面であったが、エッチング後には上に凸に変形し、中央部での曲率半径が２０ｍｍであった。この収差補正素子に５Ｖの直流電圧を与えると、下方向へ変形し、曲率半径が２２０ｍｍとなった。
【００４７】
本発明による別の実施の形態を図７に示す。図７は本発明による収差補正素子の断面図である。基板３５は２９８μｍ厚のＳｉからなり、その両面の表層には、それぞれ１μｍ厚の熱酸化Ｓｉ３６が形成され、基板３５は熱酸化Ｓｉ３６にはさまれた構造となっている。基板３５の上に図面下から、下部電極膜３４ａのＩｒ−Ｔｉ合金、０．１μｍ、圧電膜３１のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、２μｍ、上部電極膜３４ｂのＴｉ、０．４μｍがスパッタリングにより、ＴｉＯ2およびＴｎＯ2からなる誘電体多層膜による反射膜３３、０．８μｍが蒸着により順に積層される。基板下部の熱酸化Ｓｉ３６、基板３５、基板上部の熱酸化Ｓｉ３６の順にＲＩＥにより一部除去して内径１．５ｍｍの円形キャビティ３９を形成した。キャビティ形成後、新たに、キャビティ側からスパッタリングにより膜厚調整層３２のＳｉＯ2を製膜した。キャビティによる陰影効果により、中央部が０．９μｍ、周辺部が０．１μｍの略球面形状の膜厚調整層３２が形成された。膜厚調整層３２の製膜前においては、キャビティ内部は基板に対して下向きに変形し、中央部での曲率半径が２００ｍｍであったが、膜厚調整層３２の製膜後にはさらに下に凸に変形し、中央部での曲率半径が３２ｍｍであった。直流電圧５Ｖを印加した場合、上方向に変形し、曲率は２３４ｍｍに変化した。
【００４８】
本発明による別の実施の形態を図８に示す。図８は本発明による収差補正素子の断面図である。簡単のためキャビティ内部のみを図示する。基板３５は２７８μｍ厚のＳｉからなり、その両面の表層には、それぞれ１μｍ厚の熱酸化Ｓｉ３６が形成され、基板３５は熱酸化Ｓｉ３６にはさまれた構造となっている。その基板上に図面下から、下部電極膜３４ａのＩｒ−Ｔｉ合金、０．２μｍ、圧電膜３１のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）１μｍ、上部電極膜３４ｂのＴｉ、０．１μｍをスパッタリングにより、Ａｇの反射膜３３、１μｍを蒸着により順に積層した。基板下部の熱酸化Ｓｉ３６および基板３５をＲＩＥにより一部除去し、基板上部の熱酸化Ｓｉは残して内径１．５ｍｍの円形キャビティ３９を形成した。キャビティ形成後、残した熱酸化Ｓｉ上にレジストを塗布し、グレースケール露光装置により８階調の離散階調により凸形状の膜厚調整層３２を形成した。
【００４９】
図９は膜厚調整層３２の作製後の厚み分布をコンター図で示した図である。膜厚調整層３２は中央部において膜厚が１μｍ、周辺部において膜厚０．２μｍであった。作製後の中央部での曲率半径が８０ｍｍであり、膜厚調整層３２を形成しない場合、１５ｍｍであった曲率半径を低減することができ、設計通りの曲率にすることができた。
【００５０】
以上、ビームが収差補正素子に垂直に入射する場合について説明したが、ビームが斜め入射する場合においても、収差補正素子の形状を楕円に変更することにより全く同じ議論ができ、いかなる角度のビーム入射に対しても本発明は好ましく適用される。また、反射面が凹面の例のみを示したが、光学系によっては凸面の反射面に対しても本発明は有効である。なお、上記の例は、好適な例を示したにすぎない。本発明を用いる限り、実用的ないかなる圧電膜３１、弾性体を用いてもダイナミックな球面収差を効果的に補正することができる。たとえば、圧電膜３１としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をはじめ、水晶、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ＫＮｂＯ3、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等を用いることができる。また、電極としてはＮｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ等を用いることができる。反射膜はＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＴｎＯ2などの酸化物を用いた誘電体多層膜の他、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなど腐食性を考慮した貴金属、また、使うビーム波長の反射率に合わせたさまざまな選択が可能である。ダイ
アフラムの形状は円形の例を示したが、軸対称な多角形であればいかなる形状でも本発明の効果が得られる。なお、本実施の形態では、光ピックアップについて説明したが、その他の光学装置などにも当然応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上述べたように、本発明によれば、非常に小型で、省電力で、応答性にすぐれた、精度の高い球面収差補正を行うことができるので、ＣＤ／ＤＶＤドライブレコーダ、デコーダ、ＣＤ／ＤＶＤドライブなどに用いられる光学ピックアップ、特に、青色レーザーを用いた光学ピックアップや収差の補正が必要な光学装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による収差補正素子を示す図
【図２】本発明の一つの実施の形態における収差補正素子の図
【図３】本発明の別の実施の形態による収差補正素子の図
【図４】本発明の別の実施の形態による収差補正素子の図
【図５】本発明の別の実施の形態による収差補正素子の図
【図６】本発明の実施の形態を示す図
【図７】本発明の別の実施の形態を示す図
【図８】本発明の別の実施の形態を示す図
【図９】本発明における膜厚調整層の厚み分布を示すコンター図
【図１０】本発明における収差補正素子を含む光学系を示す図
【図１１】本発明による収差補正素子の動作を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１    収差補正素子
１１    光学ディスク
１２    対物レンズ
１３    １／４波長板
１４    １／４波長板
１５    偏光ビームスプリッター
１６    受光素子
１７    立ち上げミラー
１８    光源
２０    ドライバＩＣ
２１    演算装置
３１    圧電膜
３２    膜厚調整層
３３    反射膜
３４    電極膜
３４ａ    下部電極膜
３４ｂ    上部電極膜
３５    基板
３６    熱酸化Ｓｉ
３７    電極パッド
３８    電極パッド
３９    キャビティ
４０    ビーム
４１    引張り膜
４２    反力
４３    偶力
５０    光学ディスク基板
５１    第一面
５２    第二面
５３    光学ディスク表面
５４    電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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